JP4808807B2 - Method and apparatus for repairing a well by hydroforming a cylindrical metal patch, and a patch for this purpose - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に修理および/または止栓目的で、漏れ止めを施される必要のある部位のある井戸やパイプ、例えば、ケーシングを修復する方法および装置に関する。
本発明は、より詳しくは、しかし、必然的にでなく、水または油を生産する場合に適用される。
The present invention relates to a method and apparatus for repairing wells and pipes, such as casings, where there is a site that needs to be sealed, particularly for repair and / or stopper purposes.
The invention is more particularly but not necessarily applied when producing water or oil.
下記の説明において、本発明は、油を生産する場合を例として記載されている。 In the following description, the present invention is described as an example of producing oil.
ケーシングは、長距離にわたって油井の内部をライニングする金属管によって構成される。
目安として、この長さは、例えば、2000メートル(m)から4500mまでの範囲になりうる。そして、その内径は120mmから200mmまでの範囲にある。
A casing is comprised by the metal pipe which lines the inside of an oil well over a long distance.
As a guide, this length can range, for example, from 2000 meters (m) to 4500 m. The inner diameter is in the range from 120 mm to 200 mm.
その底部においてケーシングには穴があけられており、そこでは、石油や気体状炭化水素が井戸内を貫通できるように、一つまたは複数の鉱床を通過している。
井戸の頂端部には、保護、吊り下げおよび封止目的のために特に、さまざまなシステムを付けている坑口がある。
At the bottom, the casing is perforated, where it passes through one or more deposits so that oil and gaseous hydrocarbons can penetrate the well.
At the top end of the well there is a wellhead with various systems, especially for protection, suspension and sealing purposes.
井戸の頂部の長距離にわたって、例えば1500m〜4000mの範囲にあって、ケーシングは、その内部に、管類および例えば一時的な閉塞部材(パッカー(packer))および安全弁のような井戸を操作するために使用する各種デバイスからなる完成装置を備えている。 Over a long distance at the top of the well, e.g. in the range of 1500 m to 4000 m, the casing is for operating pipes and wells such as temporary closures (packers) and safety valves in its interior. It is equipped with a completed device consisting of various devices used for
時間とともに、特に、例えば予想外に早い摩耗および/または割れによって、ケーシングの壁の一部が劣化してしまったときや、特に、その領域における堆積物が枯渇して望ましくない流体(特に水やガス)がケーシングの壁を通過してその内部に浸透する危険性があるために、石油を通過させる穴を止栓する必要があるときには、ケーシングの壁の一部に漏れ止めが必要とされることが起こりうる。 Over time, especially when parts of the casing walls have deteriorated, for example due to unexpectedly early wear and / or cracking, and particularly when the deposits in the area are depleted and undesirable fluids (especially water and When there is a need to stop holes that allow oil to pass through, there is a need for a leak seal on a part of the casing wall. Can happen.
漏れ止めを行うために、その部分は内側から、内部的に保護剤、特にセメント、ゲルまたは高分子化可能な樹脂をベースとする複合材料によってコーティングが施されることによって処置される。 In order to provide leakage protection, the part is treated from the inside by being internally coated with a protective material, in particular a composite based on cement, gel or polymerisable resin.
この処置を行うために、二つの異なる技術のいずれかが実施されうる:
・完成装置がまず引き上げられ、続いて処置されるべきケーシングの部位に直接アクセスする;
・あるいは埋め込みのために使用されるツールおよび材料が完成装置を通過する。
To perform this procedure, one of two different techniques can be implemented:
The finished device is first lifted and then directly accesses the part of the casing to be treated;
• Or the tools and materials used for embedding pass through the finished device.
第一の技術は時間がかかって高価で、作業の困難さにもたらすこともある。それは、特に、いかなる行動を起こす前にも、井戸を完全に使用不可能な状態におくことが必要とされるためである。 The first technique is time consuming and expensive, and can lead to difficult operations. This is particularly because it is necessary to keep the well completely unusable before any action is taken.
第二の技術は、複雑かつ高価であり、さらにある限定された数の構成の場合においてのみ使用可能である。これは次の理由による。すなわち、完成装置は一般に、処置のための部位があるケーシングの底部領域よりもかなり小さな直径を有するからである。 The second technique is complex and expensive and can only be used in the case of a limited number of configurations. This is due to the following reason. That is, the completed device generally has a much smaller diameter than the bottom area of the casing where the site for treatment is located.
本発明は、より小さな直径の完成装置を通過してケーシングの底部領域がライニングされることを可能とする方法および装置を提案することにより、これらの不利な点を軽減しようとする。 The present invention seeks to alleviate these disadvantages by proposing a method and apparatus that allows the bottom area of the casing to be lined through a smaller diameter finished device.
本発明は、上記のケーシングのみならず、いかなる地下掘削井戸やいかなる随意に埋設されたパイプに対しても適用され、それゆえ、明細書の記載および下記のクレームは、井戸またはパイプをライニングすることを参照している。ここで、パイプはケーシング、またはいかなる他のダクト、これは垂直、水平、もしくは斜めであっても構わない、によって構成されていてもよい。 The present invention applies not only to the casings described above, but also to any underground excavation wells and any optionally embedded pipes, so the description and the following claims line the wells or pipes. Refers to. Here, the pipe may be constituted by a casing, or any other duct, which may be vertical, horizontal or diagonal.
本発明は、処置、特に修理および/または止栓される必要のある部分を有する井戸またはパイプ、例えばケーシングの修復方法を提供する。
本発明によれば、その方法は、初期の直径が井戸またはパイプの直径よりもかなり小さい管状の金属パッチのハイドロフォーミングを実行し、次のステップからなる:
・マンドレルを備えるツールをそのパッチの内部に軸方向に挿入すること、ここで、そのマンドレルには二つの膨張可能なパッカーが取り付けられ、これらは内部の流体圧の作用によって半径方向に拡張することができるものであって、これらの二つのパッカーは軸方向にパッチの長さと実質的に等しいか若干短い距離で互いに離間している;
・パッカーがパッチの端部に一致するようにパッチ内のそのツールを配置すること;
・ツールとパッチとからなる組立て体を軸方向に挿入し、組立て体を修復される領域に一致するように配置すること;
・パッチの二つの端部が半径方向に膨張して井戸またはパイプの内壁に対して漏れを生じさせないように押圧されることをもたらすのに十分なように、パッカーを高圧により膨張させること;および
・パッカーを収縮させて井戸またはパイプからツールを抜き取ること。
The present invention provides a method for repairing wells or pipes, such as casings, which have parts that need to be treated, in particular repaired and / or plugged.
According to the present invention, the method performs hydroforming of a tubular metal patch whose initial diameter is much smaller than the diameter of the well or pipe and consists of the following steps:
Insert a tool with a mandrel axially into the patch, where the mandrel is fitted with two inflatable packers, which expand radially by the action of internal fluid pressure These two packers are axially separated from each other by a distance substantially equal to or slightly shorter than the length of the patch;
Placing the tool in the patch so that the packer matches the edge of the patch;
Inserting an assembly of tools and patches in the axial direction and positioning the assembly to coincide with the area to be repaired;
Inflating the packer at high pressure, sufficient to cause the two ends of the patch to expand radially and be pressed against leaking against the inner wall of the well or pipe; and • Shrink the packer and remove the tool from the well or pipe.
次のことは理解されるであろう。すなわち、あるときは、(膨張しない状態のパッカーを備える)ツールおよびそれにより運搬されるパッチから構成される組立て体の直径は、完成装置の直径よりも小さく、完成装置の先に位置する領域を処置するように完成装置を通過することが可能である。 The following will be understood. That is, in some cases, the diameter of the assembly comprised of the tool (with the unexpanded packer) and the patch carried thereby is smaller than the diameter of the finished device, and the area located beyond the finished device It is possible to pass through the finished device to treat.
逆にいえば、一旦その領域が修復されてしまうと、収縮状態のツールを、完成装置を反対向きに通過して引き抜くことが可能である。
その方法を実施するための取り得る追加的な特徴の一つによれば、パッカーが収縮してしまった後は、少なくとも部分的に、パッチの二つの端部を井戸またはパイプの内壁に対して漏れを生じさせないように押圧する目的で、二つの端部の間に位置するパッチの中央部分もまたハイドロフォーミングによって半径方向に拡張することをもたらすように、加圧状態にある第二の流体が二つのパッカーの間におけるパッチ内に導かれ、このとき、パッカーの膨張圧は、第二の流体の圧力に比べて実質的に高くなっている。
Conversely, once the area has been repaired, the contracted tool can be pulled through the finished device in the opposite direction.
According to one possible additional feature for carrying out the method, after the packer has contracted, at least partly, the two ends of the patch are against the inner wall of the well or pipe. For the purpose of pressing so as not to cause leakage, the central part of the patch located between the two ends is also brought into radial expansion by hydroforming, so that the second fluid in the pressurized state is Guided into the patch between the two packers, the expansion pressure of the packer is substantially higher than the pressure of the second fluid.
パッカーの膨張圧は、パッチの中央部分がハイドロフォーミングにより拡張させることをもたらす第二の流体の圧力よりも高くなると、当然に仮定される。このためには、壁の厚みを増やす、またはたがとして機能するリングを追加することが例示されるパッチの端部を機械的に強化することで十分である。 The packer inflation pressure is naturally assumed to be higher than the pressure of the second fluid that causes the central portion of the patch to expand by hydroforming. To this end, it is sufficient to mechanically reinforce the end of the patch, exemplified by increasing the wall thickness or adding a ring that acts as a hoop.
それゆえ、これらの端部における半径方向の拡張では、パッチの中央部分における半径方向の拡張よりも、印加される圧力をかなり強くすることが必要となる。
この方法は、好ましくは複数のステージにおいて行われる。
Therefore, the radial expansion at these ends requires that the applied pressure be considerably higher than the radial expansion at the central portion of the patch.
This method is preferably performed in multiple stages.
各ステージは、さらに二つの連続した段階からなる。
第一段階では、直径における所望の増加に直接的に作用する所定の圧力へとパッカーを膨張させることによって、端部における直径について規定の増加が得られるように、端部は半径方向に部分的に拡張させられる。第二段階では、直径の所定の増加を得るために選択された相対的に小さな値の圧力によってハイドロフォーミングされることにより、パッチの残りの部分が半径方向に拡張されられる、すなわち、その中央部分が拡張させられる。
Each stage consists of two consecutive stages.
In the first stage, the end is partially radially expanded so that a defined increase in diameter at the end is obtained by expanding the packer to a predetermined pressure that directly affects the desired increase in diameter. Can be extended to In the second stage, the rest of the patch is expanded radially, i.e. its central part, by hydroforming with a relatively small value of pressure selected to obtain a predetermined increase in diameter. Is expanded.
パッチの中央部分における所望の拡張後の直径が得られるまで、この動作は一回またはそれ以上繰り返される。
最後に、端部は最終的な拡張を受け、その結果、井戸またはパイプの壁に対して漏れを発生させなくなるように密接に押し付けられることになる。
This operation is repeated one or more times until the desired expanded diameter in the central portion of the patch is obtained.
Finally, the end is subjected to final expansion and as a result it is pressed tightly so as not to leak against the well or pipe wall.
連続したステージのこの動作は、パッチに最初に円筒状であるか実質的に円筒状である形状を与えることを可能にする;さもないと、その中央部分は、凸面隆起したもしくは「バレル」形状、または逆にエッジ効果によって凹形状の「砂時計」形状となる危険がある。 This movement of the continuous stage makes it possible to give the patch a shape that is initially cylindrical or substantially cylindrical; otherwise its central portion has a convex raised or “barrel” shape Or, conversely, there is a risk that an edge effect will result in a concave “hourglass” shape.
実行される段数は、所望の拡張倍率に当然に依存する。段数は、所望の拡張倍率の増加と共に増加する。 The number of stages to be executed naturally depends on the desired expansion factor. The number of stages increases with increasing desired expansion factor.
各ステージで、端部のパッカーを膨張させるための流体およびハイドロフォーミング流体間の圧力差は、ハイドロフォーミング流体が二つのパッカーの間におけるパッチの内部に限られることを可能にする。 At each stage, the pressure difference between the fluid to inflate the end packer and the hydroforming fluid allows the hydroforming fluid to be confined within the patch between the two packers.
他の取り得る付加的な特徴によれば、一旦ツールがパッチ内部に配置されてしまったときに、パッカーは少し膨張される。ツールが摩擦によってパッチに対して固定され、その結果、二つの要素が、取扱や所定の場所への設置が楽になる一体化された組立て体を一時的に構成するように、パッカーはそれから端部の内壁に対して一定量の押し付けによって押圧する。 According to other possible additional features, the packer is slightly inflated once the tool has been placed inside the patch. The packer is then end-mounted so that the tool is fixed against the patch by friction so that the two elements temporarily form an integrated assembly that is easy to handle and install in place. The inner wall is pressed by a certain amount of pressing.
その方法の他の特徴によれば、壁の領域を修復や止栓することに対して追加的に、またはこの目的のためだけに、その領域の適切な位置に一つまたは複数のセンサが置かれてもよく、このために、作業に先立って、パッチの中央部分における壁の外側において壁に対してセンサは固定される。 According to another feature of the method, one or more sensors are placed at appropriate locations in the area in addition to or for the purpose of repairing or plugging the wall area. For this purpose, prior to work, the sensor is fixed to the wall outside the wall in the central part of the patch.
したがって、作業の最後では、パッチの中央部分と井戸またはパイプの壁との間に環状に配置され、このため、将来の井戸管理作業においてパッチを通過しうるいかなるツールをもセンサは保護している。 Therefore, at the end of the work, the sensor is placed in an annulus between the central part of the patch and the wall of the well or pipe, so that the sensor protects any tool that can pass through the patch in future well management work .
本発明によって提供される、処置のため、特に修理のためにおよび/または止栓のための部分におかれる井戸またはパイプ、例えばケーシングを修復する装置は、初期の直径が井戸またはパイプの直径よりも実質的に小さな筒状の金属パッチをハイドロフォーミングするための装置である。 The device provided for repairing wells or pipes, such as casings, provided by the present invention for treatment, in particular for repair and / or in the part for stopcocks, has an initial diameter greater than the diameter of the well or pipe. Is a device for hydroforming a substantially small cylindrical metal patch.
この装置は、次の事実によって特徴づけられる。第一に、パッチの内部に軸方向に挿入されるのに適したツールを備え、そのツールは、その上に二つの膨張可能なパッカーを有するマンドレルを備え、そのパッカーは内部の流体圧の作用によって半径方向に膨張可能である。そして、二つのパッカーはパッチの長さと実質的に同じまたは若干短くなるような距離で軸方向に互いに離間しており、さらに、しぼんだ状態でパッチの内径以下の直径を有する。また、そのツールは、パッカーがパッチの端部に一致するように、パッチ内部に配置されるよう構成されている。第二に、そのツールとパッチからなる組立て体が井戸またはパイプの内部に挿入され、修復されるべき領域に一致するようにその組立て体が配置された後に、パッチの二つの端部を井戸またはパイプの内壁に対して漏れを生じさせないように半径方向に拡張させるのに十分な高圧でパッカーを膨張させる流体圧手段が設けられている。 This device is characterized by the following facts. First, it comprises a tool suitable for axial insertion inside the patch, the tool comprising a mandrel having two inflatable packers thereon, the packer acting on the fluid pressure inside Can expand radially. The two packers are axially separated from each other by a distance that is substantially the same or slightly shorter than the length of the patch, and further have a diameter that is less than or equal to the inner diameter of the patch in a deflated state. The tool is also configured to be placed inside the patch so that the packer matches the edge of the patch. Second, after the assembly of the tool and patch is inserted into the well or pipe and the assembly is positioned to match the area to be repaired, the two ends of the patch are Fluid pressure means are provided for inflating the packer at a high pressure sufficient to expand radially in order to prevent leakage to the inner wall of the pipe.
さらに、この装置のある特徴によれば、以下の点が有利な点であるが、これらに限定されることはない:
・ツールは、高圧の流体圧源または低圧源に選択的に接続されることに適した軸方向のチューブを備え、そのチューブは、パッカーの内側へと開口する供給用および吸引用の孔を有する;さらに
・ツールは、高圧の流体圧源に選択的に接続されることに適した追加的なチューブまたは流路を備え、パッカーの間においてツールのマンドレルの外側へと開口する供給用孔を有する。
Further, according to certain features of the device, the following are advantageous, but are not limited to:
The tool comprises an axial tube suitable for being selectively connected to a high pressure fluid pressure source or a low pressure source, the tube having supply and suction holes that open into the packer Further: the tool has an additional tube or channel suitable for being selectively connected to a high pressure fluid pressure source and has a supply hole that opens between the packers to the outside of the tool mandrel .
本発明は、さらに、上記の特徴を有する装置とともに使用される筒状の金属パッチを提供する。
このパッチが取り得る有利な特徴によれば:
・その端部は機械的に補強される。そして、それらの厚みはパッチの中央部分の厚みより大きい;
・それは、たがとして作用し、パッチの壁面上に嵌合される外側のリングによってその端部において補強されている;
・井戸またはパイプの内壁との接触したときの密封性を向上させるのに適した、例えば天然または合成ゴムからなる外被を端部が備える;
・液体、特に水または油と接触したときに拡張するのに適した、膨張性材料でその外被は構成される。;
・パッチは、長手方向に折り畳まれた壁をパッチは有し、内部圧力の効果によってその起伏が展開することによって、パッチの半径方向の拡張を促進する;
・パッチは一つまたは複数のセンサを配置するために用いられ、パッチの壁の外側における中央部分に固定された少なくとも一つのセンサを備える;さらに
・パッチの中央部分の壁のセットバック部にセンサは収容される。
The present invention further provides a cylindrical metal patch for use with an apparatus having the above characteristics.
According to the advantageous features that this patch can take:
-Its end is mechanically reinforced. And their thickness is greater than the thickness of the central part of the patch;
It acts as a chisel and is reinforced at its end by an outer ring fitted onto the wall of the patch;
The end is provided with a jacket made of natural or synthetic rubber, suitable for improving the sealing performance when in contact with the inner wall of a well or pipe;
-The jacket is made of an inflatable material suitable for expansion when in contact with liquids, especially water or oil. ;
The patch has a longitudinally folded wall that promotes radial expansion of the patch by unfolding its relief by the effect of internal pressure;
The patch is used to position one or more sensors and comprises at least one sensor fixed to the central part outside the wall of the patch; Is housed.
本発明の他の特性および効果は、添付図面に参照した以下の説明から明らかとなる。
図1は、ケーシングCによってライニングされ、垂直方向のX−X’軸についての円筒の壁を有する油の掘削井戸の一部を示している。ケーシングの部分Zは複数の穴pを有し、ここから水が発生し、パッチによって止栓することが望まれている。
Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a part of an oil drilling well lined by a casing C and having a cylindrical wall about the vertical XX ′ axis. The portion Z of the casing has a plurality of holes p from which water is generated and is desired to be plugged with a patch.
符号ECは、環状のセンタリング部材Aによってその場に保持される完成装置を示しており、その内径dは、ケーシングの直径D0よりもかなり小さくなっている。
例を示せば、直径dは約100mmであり、一方、直径D0は約155mmである。
Code EC shows the complete device is held in place by an annular centering member A, its internal diameter d is significantly smaller than the diameter D 0 of the casing.
By way of example, the diameter d is about 100 mm, while the diameter D 0 is about 155 mm.
図8は、パッチ4が部分Z内に配置されてしまった後の井戸の同じ部分を示しており、その結果、この領域は漏れが生じないようになっており、円筒状の金属壁40を間に置くことによって、井戸の内部から穴pが分離されている。
FIG. 8 shows the same part of the well after the
井戸における作業を妨げることを回避するために、直径dの完成装置を通過することが可能であったツールによる処置の後に、完成装置が井戸の底部に到達することが可能されるように、壁の内径Dはd以上であることが重要である。
後述するように、本発明は、そうすることを容易にする。
In order to avoid interfering with the work in the well, the wall so that the completed device can reach the bottom of the well after treatment with a tool that could pass through the completed device of diameter d It is important that the inner diameter D of each is not less than d.
As will be described later, the present invention facilitates this.
図2〜6に示される本発明の装置は管状のツール1を備え、このツールは、X‐X’軸方向の円筒形マンドレル2から本質的に構成され、このマンドレルは例えば鋼でできていて、同様に円筒状である一対の膨張可能なパッカー3によって囲まれ、それぞれのパッカーは、圧力と腐食に耐えることが可能な可撓性で弾性の材料、例えばゴムやエラストマからなるダイヤフラムの形状の壁を有している。
The device according to the invention shown in FIGS. 2 to 6 comprises a
二つのパッカー3は、軸心を同じくするマンドレル2によって保持され、軸方向において所定の距離をおいて配置される。
各パッカーを構成しているダイヤフラムはその端部において端部部材30,30’に対して密封状態で固定される。そして、その端部部材の一つは、パッカーの半径方向の拡張に関連したパッカーの長さの減少および逆に収縮によるその長さの増大に適応するために、軸方向に移動可能である。
The two
The diaphragm constituting each packer is fixed in a sealed state to the
示される実施形態では、可動なのは、外側の端部部材30’(最頂部および最底部)であり、内側の端部部材30はマンドレル2に固定されている。当然ながら、この配置は必須の構成ではなく、特に、配置は逆であってもよい。
In the embodiment shown, it is the
自由末端部において、マンドレルはキャップ62を有し、これは底部の端部部材30’の支台となっている。
その反対の末端部において、マンドレルに固着するリング20が、頂部の端部部材30’のための支台を形成する。
At the free end, the mandrel has a
At its opposite end, the
マンドレルは高圧流体源に接続されるための軸方向の流路6を有し、これは半径方向を向いた孔または複数の孔60を通じて、各パッカー3の内部側に開口している。
同様に、マンドレル2は高圧流体源に接続されるための軸方向の別の流路7を有する。流路7は、半径方向を向いた孔または複数の孔70を介してマンドレル2の中心領域で外側に開口している。
The mandrel has an
Similarly, the
これらの接続は、高圧流体源のような井戸の頂部に配置されうる適切な分配弁を通じてなされる。これらの弁(図示せず。)は、可変的で制御された高圧流体源または逆に低圧に対して流路6および7を選択的かつ個別的に接続することを提供する。
These connections are made through suitable distribution valves that can be placed on top of the well, such as a high pressure fluid source. These valves (not shown) provide a selective and individual connection of
流路7は、二つの膨張可能なパッカー3との間におけるマンドレル2の外側に、半径方向の孔70を介して開口している。
その膨張可能なパッカー3を有するツール1は、石油工業において一般に使用される種類の二重膨張可能な封止デバイスと同一の構造を備えている。
The
The
修復目的で用いられるパッチ4は、金属(好ましくは鋼)からなり、比較的肉厚が薄い円筒管を備える。
その長さは実質的にツールの長さに対応し、その内径はツール1およびパッカー3の内径より大きい。
The
Its length substantially corresponds to the length of the tool, and its inner diameter is larger than the inner diameter of the
それゆえ、図6の矢印Qによって表されるように、ツール1は軸方向に管状パッチ4の内部にはめ込まれうる。
係合された後、パッカー3のそれぞれは、パッチ4の二つの端部5の一つの位置に一致している。これらの端部5は、その半径方向の拡張に対する耐変形性がパッチの中央部分40の耐変形性よりかなり大きくなるように、機械的に強化されている。より正確に言うと、そして、図5から理解されるように、符号41で示されるこの領域のパッチの壁は円筒状金属リング51によって囲まれ、それによって壁の総厚みが増加している。
Therefore, as represented by the arrow Q in FIG. 6, the
After being engaged, each
たがとして作用するこれらのリングは、パッチの端部領域における壁の機械的強度をかなり補強する。
加えて、リング51は、その外側に封止コーティング52を有する。
These rings, acting as a chisel, considerably reinforce the mechanical strength of the wall in the patch end region.
In addition, the
例として示せば、コーティングは可撓性で弾性の材料(例えばエラストマまたはゴム)からなる環状の層をなし、有利には浮き彫りになっている固体部分の間に円周状の溝を有するような鋸壁形であって、端部5が半径方向に拡張されてケーシングに対して押圧されるときに、各々のこれらの部分が適切に変形することができるようにされている。
By way of example, the coating comprises an annular layer of flexible and elastic material (e.g. elastomer or rubber), preferably with circumferential grooves between the embossed solid parts. It is sawtooth shaped so that each of these portions can be appropriately deformed when the
一変形例において、このコーティング層は、リング51の周囲に形成された溝に収容される一連の隣接するOリングに置き換えることができるであろう。
コーティングまたはOリングを作るための材料として、密封性をさらに改善するように、液体、井戸において存在する液体(特に、水、泥、または油)と接触したときに膨張することに適している材料を使用することが有利である。
In one variation, this coating layer could be replaced by a series of adjacent O-rings housed in grooves formed around
As a material for making a coating or O-ring, a material that is suitable for expanding when in contact with liquids, liquids present in wells (especially water, mud, or oil) to further improve the sealability It is advantageous to use
そのような特性を有している材料は、例示的に示せば特許文献米国の2004/0261990A1に言及されており、必要に応じて参照すればよい。
ツールが係合して、適切にパッチ4に配置されたあと、流路6および孔61を介して中圧の流体を供給することによってパッカー3は少し膨張させられる。ここで、この圧力は、パッチ4に対して摩擦によってツール1を保持するのに十分な圧力である。
The material having such characteristics is referred to in the patent document US 2004 / 0261990A1 by way of example, and may be referred to as necessary.
After the tools are engaged and properly placed in the
こうして、これらの二つの要素は、井戸の中に挿入されるとともに処置のための井戸に沿って移動することに適した一体的な組立て体を形成する。この目的のために、組立て体は、取り付けおよびガイド部材、例えば、通常のパッカーを設置したり移動させたりするために使用される種類の周知のタイプのホローロッドに吊り下げられる。加圧された液体(図示せず)の供給は、吊り下げロッドの内部を通じて行われる。 Thus, these two elements form an integral assembly that is suitable for being inserted into the well and moving along the well for treatment. For this purpose, the assembly is suspended on a well-known type of hollow rod of the kind used for installing and moving mounting and guiding members, for example ordinary packers. Supply of pressurized liquid (not shown) is performed through the interior of the hanging rod.
電線から吊り下げられ、加圧された液体の供給を行う電動ポンプを備えているツールを使用することも可能でもある。
ツールおよびパッカーから成り立つ組立て体の外径は、組立て体が完成装置に沿って軸方向に通過できるように、完成装置ECの内径dより小さく選択される。
It is also possible to use a tool that is provided with an electric pump that is suspended from an electric wire and that supplies a pressurized liquid.
The outer diameter of the assembly comprising the tool and the packer is selected to be smaller than the inner diameter d of the completion device EC so that the assembly can pass axially along the completion device.
組立て体の長さは、処置される領域8の長さより少し長く、例えば、2、3メートル長く選択される。
図7は、修復されるべき穴のあいた領域Zへ向けて、完成装置ECを通過して降ろされている(矢印F)組立て体を示す。
The length of the assembly is selected to be slightly longer than the length of the
FIG. 7 shows the assembly being lowered through the completion device EC (arrow F) towards the zone Z with the holes to be repaired.
ひとたびこの領域に一致する位置に到達すると、図7Aに示すように、組立て体は、静止状態に維持される。
すると、流路6(矢印I)および孔6(矢印i)を介して膨張可能なパッカー3のそれぞれに高圧液体LHPが供給される。この圧力の値は、パッカーが押し付けるパッチの端部5と共に半径方向にパッカーを拡張させるのに十分なように選択される。
Once a position corresponding to this region is reached, the assembly remains stationary, as shown in FIG. 7A.
Then, the high-pressure liquid LHP is supplied to each of the
この状況は、図7Bに示される。
端部5の直径の増大が所定の値、ただし直径はD0未満を維持している、になると、流路7および孔70(矢印j)を介して二つの膨張可能なパッカー3の間におけるパッチ4の内部に、第二の高圧流体lhpが供給される。この動作中、各々の膨張可能なパッカー3において、液体LHPは高圧に維持される。
This situation is shown in FIG. 7B.
When the increase in the diameter of the
第二の流体lhpの圧力は、その壁が補強されないパッチの中央部分40を半径方向に拡張させるのに十分であるが、第一の流体LHPの圧力より十分に低い。
その圧力差、例えば約5メガパスカル(MPa)または50barは、パッカーの外壁およびパッチの内壁との間におけるパッチの外側へと流体lhpが好ましくなく流出することを防止するのに十分に選択される。
The pressure of the second fluid lhp is sufficient to radially expand the
The pressure difference, for example about 5 megapascals (MPa) or 50 bar, is selected sufficiently to prevent the undesired outflow of fluid lhp to the outside of the patch between the outer wall of the packer and the inner wall of the patch. .
したがって、パッチの中央部分40は、ハイドロフォーミングによって半径方向に拡張される。
図7B1に示されるように、その直径が十分な所定の直径、端部5の最大部直径未満のいくらかに達するときに、動作は止められる。
Thus, the
As shown in FIG. 7B1, the operation is stopped when its diameter reaches some predetermined diameter that is less than the maximum diameter of the
中央部分40が所望の直径に達するまで、これらの二つの段階は一回または複数回繰り返される。その後、直径D0のケーシングCの内壁に対して端部を密封押圧するように、パッカーは高圧下で再び膨張される。
These two steps are repeated one or more times until the
端部5および中央部分40について所望の変形が得られるように、各液体の圧力は制御されてもよい。
当然のこととして、パッチの各部分における半径方向の膨張は、それらの部分の壁の厚みの減少に自動的につながる。
The pressure of each liquid may be controlled so that the desired deformation is obtained for the
Of course, the radial expansion in each part of the patch automatically leads to a reduction in the wall thickness of those parts.
図7Cは、ケーシングCの内壁と接触しているときの端部5に対応する中間段階を示す。
図7Dに示されるように、端部5は「チューリップ」形状を最終的になし、その円筒部分は、ケーシング3の内壁に対して漏れを発生させないように近密かつ確実に押圧している。
FIG. 7C shows an intermediate stage corresponding to the
As shown in FIG. 7D, the
その後で、圧力の減少によって最初の円筒状形状に戻るように、パッカー3は収縮し、したがって、図7Eに示すように、孔60(矢印i’)および流路6(矢印I’)を介して液体が流出することが許容される。すると、パッチ内部で膨張したパッカー3同士の間に閉じ込められた液体lhpは井戸に自然と流れ出ることが可能となる。
Thereafter, the
図7E1に示すように、ツールは、それから、完成装置ECを後ろに通過することで、井戸(矢印F’)から引き抜かれることが可能となる。
このとき、拡張されケーシングCに固着した管状金属パッチ4で領域Zがライニングされた、図8に示される構成が維持される。
As shown in FIG. 7E1, the tool can then be withdrawn from the well (arrow F ′) by passing back through the completed device EC.
At this time, the configuration shown in FIG. 8 in which the region Z is lined with the
端部5およびケーシングの壁の間における漏れが発生しない接続により、穴pは完全に分離されて、井戸の作業を害しない。
パッチ4の最小直径Dは完成装置ECの直径dより大きい。その結果、パッチも井戸の作業を妨げない。比較的大きい角空間が中央部分40の周囲に存在するように、中央部分40の拡張を制限することは有利でありえる。この空間は、例えば、後述するように、センサのような特定の装置を受容するために用いることができる。
Due to the leak-free connection between the
The minimum diameter D of the
図9および10に示されるパッチ8は、その壁は通常円筒状であるのに対し、縦方向に折り畳まれている壁を有する。
パッチの全長を通じてこの折畳みがなされている。
The
This folding is done through the entire length of the patch.
上記の実施例のように、端部81は中央部分80に比較して補強され、端部81は封止コーティングで覆われている。
図10から理解されるように、パッチの壁は、いくぶんか「ヒナギクの花」の形状をなす起伏9を有する。
As in the above embodiment, the
As can be seen from FIG. 10, the wall of the patch has undulations 9 which are somewhat in the shape of “daisies flowers”.
これらの折畳みは円筒状の包絡線90の外側に位置し、使用されるツールのパッカーは、パッチの内部におおよそはめ込まれうるように、収縮状態において、包絡線の直径に等しいかまたは小さい直径を当然のことながら有していなければならない。 These folds are located outside the cylindrical envelope 90 and the tool packer used has a diameter equal to or smaller than the envelope diameter in the contracted state so that it can be fitted inside the patch. Of course you must have.
この折り畳まれた形状は、中央部分8が相対的に大きく拡張されることを可能にする。
内部の流体lhpの圧力による効果で、中央部分8aの起伏9aは、壁が「丸みを帯びた形」をなしつつ次第に展開するように当初観察され(図10A)、最終的には円筒状となり(符号9’a)、その後、その円筒状形状を保持しつつ(符号9b)半径方向に拡張することが観察される(図10B)。
This folded shape allows the
Due to the effect of the pressure of the internal fluid lhp, the
拡張の終了後、パッチの中央部分80はその長さ方向全体にわたって一定の直径を有する円筒状に正確になっている。
その端部もまた円筒状であり、より大きな直径を有している。
After the end of expansion, the
Its end is also cylindrical and has a larger diameter.
所定のツールは、複数のパッチを単一または異なる井戸に設置するために何度も使用されてもよい。
パッチは、既に設置されたパッチを通過して、設置されてもよい。
A given tool may be used many times to install multiple patches in a single or different well.
The patch may be installed through the already installed patch.
使用される金属の性質およびその機械的特徴、特にその延性、更にはその壁の厚みは、パッチがうける応力、特に半径方向の拡張に必要な応力の程度に応じて、自然に選択される。同様に、使用される流体の値は、これらの制約に適している。 The nature of the metal used and its mechanical characteristics, in particular its ductility, as well as its wall thickness, are naturally selected depending on the degree of stress applied to the patch, in particular the stress required for radial expansion. Similarly, the fluid values used are suitable for these constraints.
純粋に例示として、本発明に係るパッチの寸法についての取り得る範囲のひとつは、下記のように与えられる。
中央部分40の長さ:2m〜12mの範囲にあること、例えば10m。
Purely by way of example, one of the possible ranges for the dimensions of the patch according to the invention is given as follows.
The length of the center part 40: It exists in the range of 2m-12m, for example, 10m.
端部5の長さ:0.3m〜1mの範囲にあること、例えば0.5m。
拡張前の直径:80mm〜120mmの範囲にあること(例えば100mm)。
拡張完了後の直径:中央部分40について100mm〜150mmの範囲にあること(例えば130mm)、および端部5において120mm〜180mmの範囲にあること(例えば155mm)。
The length of the edge part 5: It exists in the range of 0.3m-1m, for example, 0.5m.
Diameter before expansion: in the range of 80 mm to 120 mm (for example, 100 mm).
Diameter after completion of expansion: in the range of 100 mm to 150 mm for the central portion 40 (eg 130 mm) and in the range of 120 mm to 180 mm at the end 5 (eg 155 mm).
石油工業において、井戸の内部でその壁の近くに、センサ、例えば温度センサ、圧力センサ、またはガスやその他所定の物質の圧力を検出するためのセンサなどを配置することがしばしば必要とされる。ひとたびこれらのセンサが設置されると、そのようなセンサは、井戸を通過する可能性のあるツールや他の要素から守られるように、保護されていることを必要とする。 In the petroleum industry, it is often necessary to place a sensor, such as a temperature sensor, a pressure sensor, or a sensor for detecting the pressure of a gas or other predetermined substance, in the well and near its wall. Once these sensors are installed, they need to be protected so that they are protected from tools and other elements that can pass through the well.
本発明は、この種のセンサを設置する簡便で信頼性が高い方法を提供し、ひとたび設置されると、センサが井戸内で完全に分離されることを可能にする。
図11は、円柱形部分40がセンサ100を担持するパッチ4を示す;センサは円筒状の形状であってパッチの直径よりかなり小さい直径を有していてもよい。センサは、パッチの母線に沿って、長手方向に配置されて、その中央部分40と隣接している。
The present invention provides a simple and reliable way to install this type of sensor and allows the sensor to be completely separated in the well once installed.
FIG. 11 shows a
一対の弾性のある環状のひもLlおよびL2のような適当な止め具手段が、センサを所定の位置に保持する役目をしている。
これらのストラップは、中央部分40(図11A)の半径方向の拡張を妨げない。
Appropriate stop means, such as a pair of elastic annular straps Ll and L2, serve to hold the sensor in place.
These straps do not prevent radial expansion of the central portion 40 (FIG. 11A).
パッチ4は、上記のとおりに設置される。
図12Aを見ることで理解されるように、パッチ4が設置されてしまった後、センサ100は完全にケーシングCの内部における中央部分40を囲む周囲の空間であって、拡張された部分5によって両端が密封された空間に分離される。
The
As can be seen by looking at FIG. 12A, after the
当然、パッチが設置される前に、複数のセンサがパッチ周辺に配置されることができよう。
図13〜15に示される変形例において、中央部分は、小さい縦方向のくぼみ400を有し、これは押圧により形成され、初期にセンサを収容する役目をする。この構成によって、センサは、パッチの円筒状の法絡線の外側に突設せず、したがって、ツールおよびパッチの組立て体が井戸の下に降ろされるとき、特に完成装置を通過するときに、センサが接触し、損傷を受ける危険性を回避している。
Of course, multiple sensors could be placed around the patch before the patch is installed.
In the variant shown in FIGS. 13-15, the central part has a small
パッチが拡張している間、図9および10に示される折り畳まれたパッチの起伏のように壁400のセットバックは展開し、中央部分40は円筒状形状になる。
当然、複数のセンサを設置するための準備がなされていれば、それぞれがセンサを受容するのに適するような形状を有する複数のセットバックを壁に備えていてもよい。
While the patch is expanding, the setback of the
Of course, if the preparation for installing a plurality of sensors is made, the wall may be provided with a plurality of setbacks each having a shape suitable for receiving the sensors.
Claims (16)
当該井戸またはパイプは、特に修理および/または止栓目的で、初期の直径が井戸またはパイプよりもかなり小さい管状の金属パッチをハイドロフォーミングすることで処置される部分を有し、次のステップを有する方法:
・マンドレル(2)を備えるツール(1)をパッチ(4)内に軸方向に挿入すること、ここで、マンドレル(2)には内部の流体圧による作用で半径方向に拡張しうる二つの膨張可能なパッカー(3)が取り付けられ、これらの二つのパッカー(3)はパッチの長さと実質的に同じまたは若干短くなるような距離で軸方向に互いに離間しており;
・パッカー(3)がパッチの端部(5)に一致するように、パッチの内部に前記ツール(1)を配置すること;
・ツール(1)とパッチ(4)とからなる組立て体を井戸またはパイプ内に軸方向に挿入し、組立て体を修復される領域(Z)に一致するように配置すること;
・パッチの二つの端部(5)を半径方向に拡張させて井戸またはパイプの内壁に対して漏れが生じないように押圧されることをもたらすのに十分なように、前記パッカー(3)を高圧により膨張させること;および
・パッカー(3)を収縮させて井戸またはパイプからツール(1)を抜き取ること。A method of repairing a well or pipe, for example a casing (C), comprising:
The well or pipe has a part which is treated by hydroforming a tubular metal patch whose initial diameter is considerably smaller than the well or pipe, particularly for repair and / or plugging purposes, and has the following steps Method:
Inserting the tool (1) with the mandrel (2) axially into the patch (4), where the mandrel (2) has two expansions that can be expanded radially by the action of internal fluid pressure Possible packers (3) are mounted, these two packers (3) being axially spaced from each other at a distance that is substantially the same or slightly shorter than the length of the patch;
Placing the tool (1) inside the patch so that the packer (3) matches the edge (5) of the patch;
Inserting the assembly consisting of the tool (1) and the patch (4) axially into the well or pipe and arranging the assembly to coincide with the area (Z) to be repaired;
The packer (3) is sufficient to cause the two ends (5) of the patch to expand radially and cause it to be pressed against the inner wall of the well or pipe without leaking Inflating with high pressure; and • retracting the packer (3) and extracting the tool (1) from the well or pipe.
a)第一段階において、端部(5)が半径方向に部分的に拡張させられ、その結果、端部の直径を所望まで増加させることに直接的に作用する圧力が所定値になるまでパッカー(3)を膨張させることによって、端部において規定された直径の増加が得られる;および
b)第二の段階において、パッチの残りの部分が半径方向に部分的に拡張されられる、すなわち、パッチの中央部分(40)が、所定値までの直径の増加が得られるように選択された、より小さな圧力の作用によるハイドロフォーミングによって拡張される;
ここで、この作業は、パッチの中央部分における所望の拡張半径に達するまで一回または複数回繰り返され、そして、最後に、端部(5)は最終的な数値まで拡張され、その結果、井戸またはパイプの内壁に対して密接にかつ漏れが発生しないように端部は押圧する。3. The method according to claim 2, wherein the method is executed in a plurality of stages, and each stage further includes the following two stages:
a) In the first stage, the end (5) is partially expanded in the radial direction so that the pressure directly acting on increasing the end diameter to the desired value reaches a predetermined value. By inflating (3), a defined increase in diameter at the end is obtained; and b) In the second stage, the remaining part of the patch is partially expanded radially, ie the patch The central portion (40) of the tube is expanded by hydroforming under the action of a smaller pressure, chosen to obtain an increase in diameter to a predetermined value;
Here, this operation is repeated one or more times until the desired expansion radius in the central part of the patch is reached, and finally the end (5) is expanded to the final value, so that the well Alternatively, the end portion is pressed against the inner wall of the pipe so as not to leak.
当該井戸またはパイプは、初期の直径が井戸またはパイプよりもかなり小さい管状の金属パッチをハイドロフォーミングすることで処置されるための、特に修理および/または止栓されるための部分(Z)を有し、当該装置は、第一に、パッチ(4)内に軸方向に挿入されることに適したツール(1)を備え、当該ツール(1)は、内部の流体圧による作用で半径方向に拡張しうる二つの膨張可能なパッカー(3)がその上に取り付けられたマンドレル(2)を備え、二つのパッカー(3)は、収縮した状態でパッチの内径以下の半径を有するとともに、パッチの長さと実質的に同じまたは若干短い距離で軸方向に互いに離間されており、その結果、ツール(1)は、パッチの端部(5)にパッカー(3)が一致して配置されるように構成されており、第二に、ツール(1)とパッチ(4)とからなる組立て体が井戸またはパイプの内部に軸方向に挿入され、その組立て体が修復される領域(Z)に一致するように配置されてしまった後に、パッチの二つの端部(5)が半径方向に拡張して井戸またはパイプの内壁に対して漏れを生じないように押圧されることをパッカー(3)がもたらすのに十分な程度の高圧で、パッカー(3)を膨張させるための流体圧手段を備えることを特徴とする装置。A device for repairing a well or pipe, for example a casing (C), comprising:
The well or pipe has a part (Z) to be treated by hydroforming a tubular metal patch whose initial diameter is considerably smaller than the well or pipe, in particular to be repaired and / or plugged. The device first comprises a tool (1) suitable for being inserted axially into the patch (4), the tool (1) being radially acted upon by the internal fluid pressure. Two expandable packers (3) that can be expanded comprise a mandrel (2) mounted thereon, the two packers (3) having a radius less than the inner diameter of the patch in the contracted state, and Are spaced apart from each other in the axial direction by a distance substantially equal to or slightly shorter than the length so that the tool (1) is positioned with the packer (3) in alignment with the end (5) of the patch Composed Secondly, the assembly consisting of the tool (1) and the patch (4) is inserted axially into the well or pipe so that the assembly coincides with the area (Z) to be repaired. After being placed, the packer (3) causes the two ends (5) of the patch to radially expand and be pressed against the inner wall of the well or pipe so as not to leak. An apparatus comprising fluid pressure means for inflating the packer (3) at a sufficiently high pressure.
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